First-principles Calculation of Light-Spin-Charge Conversion Materials

光自旋电荷转换材料的第一性原理计算

• 批准号: 20K15115
• 负责人: 山口 直也
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K15115/
• 关键词: スピン分裂; スピンテクスチャ; 電場; 有効電荷; 永久スピンらせん; ベリー位相; 異常ホール効果; 異常ネルンスト効果; スピン軌道相互作用; ラシュバ効果; 準安定構造; 太陽電池; 有機薄膜; データ科学; 表面・界面モデリング; 電界効果; 第一原理計算; スピン流-電流変換; 非占有ラシュバ状態

本年度はまず初年度から引き続き開発した電界効果を調べるための一様電場印加計算コードの検証を行った。コードの定式化など手法開発の成果は国際学術誌Computer Physics Communicationに掲載され計算コードを完成させた。前年度に共著者として関わるBiTeIの結晶構造予測で発見された準安定相の研究で、詳細な解析の結果、860 meVのワイドギャップトポロジカル絶縁体相や、最安定構造と同様にスピン分裂が生じる相があることが分かった。電場印加計算コードからボルン有効電荷を求める応用計算を行うことで結合特性の解析を行った。この研究成果は論文としてまとめられた。一様電場下での任意のk点における固有値・固有ベクトルの計算手法について開発・検証し、それを応用することで、開発しているスピンテクスチャ計算コードを電場印加下の場合においても対応できるように拡張した。また、スピンテクスチャコードの高速化・高精度化を行い、それを活用して水酸基終端ダイヤモンド表面における永久スピンらせん状態の予測がなされ、論文としてまとめられた。磁気熱電効果である異常ネルンスト効果と異常ホール効果の物性評価計算コードの開発に貢献した。その提案手法は、同物理量の計算で難点であったWannier関数の生成と反復計算がいずれも不要であり、従来手法と比較しても効率的に計算が実施できるという点で優れている。提案手法のルーチンの高度化に貢献し、具体的には、先述の電場印加計算コード開発で得られた副産物である、最適化済みのベリー位相計算ルーチンを転用することで実践的な計算が可能となった。そのコードの手法開発の論文として、国際学術誌Physical Review Bに掲載され、さらにそのコードの応用計算により、鉄シリサイド系と原子層物質のMnBi2Te4に関して、特異な磁気熱電性が予測され、2報の論文の掲載に至った。

今年，我们首次验证了我们从第一年开始开发的用于研究电场效应的均匀电场应用计算代码。方法开发的结果，包括代码的制定，发表在国际学术期刊《计算机物理通讯》上，并完成了计算代码。去年我作为合著者参与的 BiTeI 晶体结构预测中发现的亚稳相研究中，详细分析揭示了与最稳定结构类似的 860 meV 宽禁带拓扑绝缘体相和自旋分裂原来是有相的。我们通过执行应用计算来分析键合特性，以确定电场应用计算代码中的玻恩有效电荷。这项研究的结果总结在一篇论文中。通过开发和验证一种在均匀电场下计算任意k点的特征值和特征向量的方法并加以应用，我们使得我们正在开发的自旋纹理计算代码即使在电场存在的情况下也能兼容。已扩展。此外，自旋织构代码变得更快、更准确，结果用于预测羟基封端金刚石表面上的永久自旋螺旋状态，这在论文中进行了总结。他致力于开发计算代码，用于评估反常能斯特效应和反常霍尔效应（磁热电效应）的物理性质。所提出的方法消除了计算相同物理量时的难点——Wannier函数生成和重复计算，并且优于传统方法，因为可以更有效地进行计算。这有助于提高所提出方法的例程的复杂性，具体而言，通过重用优化的贝里相位计算例程，可以进行实际计算，该例程是上述电场应用计算代码开发的副产品。有关该代码方法开发的论文发表在国际学术期刊《Physical Review B》上，并进一步通过使用该代码进行计算，预测了硅化铁体系和原子层材料MnBi2Te4的独特磁热电性。已发布。

项目成果

Statistical analysis of properties of non-fullerene acceptors for organic photovoltaics

有机光伏非富勒烯受体性能的统计分析

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac4894
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 1.5
• 作者: Yamaguchi Naoya;Sano Hiroaki;Sawahata Hikaru;Nakano Masahiro;Taima Tetsuya;Ishii Fumiyuki;Karakawa Makoto
• 通讯作者: Karakawa Makoto

Simple Model for Corrugation in Surface Alloys Based on First-Principles Calculations

基于第一性原理计算的表面合金波纹简单模型

• DOI: 10.3390/ma13194444
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 3.4
• 作者: Nur Monika;Yamaguchi Naoya;Ishii Fumiyuki
• 通讯作者: Ishii Fumiyuki

Seebeck-induced anomalous Nernst effect in van der Waals MnBi2Te4 layers

范德华 MnBi2Te4 层中塞贝克诱导的反常能斯特效应

• DOI: 10.35848/1882-0786/accacc
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 2.3
• 作者: Y. Morishima; N. Yamaguchi; H. Sawahata;F. Ishii
• 通讯作者: F. Ishii

First-Principles Study of Spin-Splitting in PbS/Ag(111)

PbS/Ag(111)中自旋分裂的第一性原理研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Juhri Hendrawan; Rifky Syariati; Naoya Yamaguchi; Fumiyuki Ishii
• 通讯作者: Fumiyuki Ishii

バンドアンフォールディング法によるグラフェンナノフレークの電子状態の第一原理解析

利用能带展开法第一性原理分析石墨烯纳米片的电子态

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口直也;Sefty Yunitasari;石井史之
• 通讯作者: 石井史之